風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)探究

張亞洲

（華能哈密風(fēng)力發(fā)電有限公司，新疆 哈密839000）

0 引言

隨著風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)量逐年增加，火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。火災(zāi)本身不僅會(huì)給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶來(lái)毀滅性的破壞，而且如果引燃機(jī)組附近的草場(chǎng)或者林場(chǎng)，將會(huì)帶來(lái)更大的社會(huì)危害。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出適合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)滅火的消防系統(tǒng)，能提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性能。

根據(jù)火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)控制柜、電容柜、發(fā)電機(jī)、加熱器、剎車(chē)系統(tǒng)等存在火災(zāi)隱患。同時(shí)部分電氣設(shè)備存在一定的故障率，容易引起局部過(guò)熱，最終可能導(dǎo)致火災(zāi)事故。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境惡劣，采用有源檢測(cè)設(shè)備可靠性較差，很難對(duì)火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝在山區(qū)、丘陵等偏遠(yuǎn)地區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)消防車(chē)輛及人員無(wú)法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

基于上述問(wèn)題，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特殊性，本文旨在開(kāi)發(fā)一套完備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)，以保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)原理

圖1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的機(jī)艙安裝效果圖，其采用無(wú)源方式進(jìn)行探測(cè)并自動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置，裝置啟動(dòng)后輸出一組無(wú)源數(shù)字量反饋信號(hào)給風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。

按照機(jī)組布局，將消防保護(hù)區(qū)域劃分為機(jī)艙和控制柜兩個(gè)部分。機(jī)艙重點(diǎn)隱患部位的設(shè)備有制動(dòng)系統(tǒng)、齒輪箱油泵電機(jī)、發(fā)電機(jī)等，針對(duì)這些隱患設(shè)備采用一對(duì)一方式進(jìn)行防護(hù)，控制柜采用全淹沒(méi)方式進(jìn)行防護(hù)。需要特別注意的是，柜內(nèi)部安裝具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)安裝的有效性，在控制柜中安裝好自動(dòng)消防系統(tǒng)尤為重要。當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，溫度達(dá)到探測(cè)裝置設(shè)定的溫度或者探測(cè)到明火，無(wú)源自啟動(dòng)探測(cè)裝置觸發(fā)，并啟動(dòng)滅火裝置，滅火介質(zhì)經(jīng)輸送管道從噴嘴噴出滅火。在滅火裝置啟動(dòng)后，向風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)提供數(shù)字量信號(hào)，提示滅火裝置已啟動(dòng)滅火。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的機(jī)艙安裝效果圖

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新

本文所研究的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)，具備自動(dòng)檢測(cè)火災(zāi)及自動(dòng)滅火功能，能夠提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性，避免因?yàn)榛馂?zāi)而給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造成的損壞。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)為自動(dòng)性能更加優(yōu)越，且系統(tǒng)采用了無(wú)源探測(cè)方式、“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”滅火，在很大程度上提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和有效性。因此，具體而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）自動(dòng)消防系統(tǒng)檢測(cè)裝置、滅火裝置和信號(hào)反饋相互聯(lián)動(dòng)，即檢測(cè)裝置檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)觸發(fā)滅火裝置，滅火裝置觸發(fā)后向風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)。（2）系統(tǒng)采用無(wú)源探測(cè)方式，相比傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警控制部件，具有低成本、易安裝的優(yōu)點(diǎn)，能夠大大提高滅火裝置的可靠性，避免電控報(bào)警裝置的誤觸發(fā)。（3）系統(tǒng)采用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”滅火，探測(cè)反應(yīng)時(shí)間短，有效減少了火災(zāi)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，自動(dòng)消防系統(tǒng)不僅提高了系統(tǒng)滅火的自動(dòng)性能，而且對(duì)于降低火災(zāi)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。（4）該系統(tǒng)最顯著的創(chuàng)新點(diǎn)在于無(wú)需電源，這樣一來(lái)，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不受電磁、濕熱、粉塵等干擾和振動(dòng)沖擊的影響，不因油污、灰塵、煙的影響導(dǎo)致檢測(cè)功能的減弱或誤觸發(fā)，對(duì)各類(lèi)電氣設(shè)備的保護(hù)更加安全可靠。（5）系統(tǒng)所采用的滅火介質(zhì)為超細(xì)干粉，更加環(huán)保，不會(huì)對(duì)機(jī)組設(shè)備造成二次污染，也避免了對(duì)環(huán)境和大氣層造成破壞，符合綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)價(jià)值

針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外各風(fēng)機(jī)廠家采取了不同的消防技術(shù)方案，主要差別體現(xiàn)在滅火介質(zhì)及火災(zāi)檢測(cè)裝置等方面。因此，本文通過(guò)對(duì)比分析，進(jìn)一步闡述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的技術(shù)價(jià)值。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)的滅火介質(zhì)主要有二氧化碳、七氟丙烷、超細(xì)干粉和Novec 1230D 等，而滅火介質(zhì)的選擇直接影響了滅火效果。現(xiàn)將各滅火介質(zhì)性能對(duì)比如下：

3.1 二氧化碳

滅火機(jī)理為二氧化碳在高壓或低溫下被液化，噴放時(shí)氣體體積急劇膨脹，同時(shí)吸收大量的熱，可降低滅火現(xiàn)場(chǎng)或保護(hù)區(qū)內(nèi)的溫度，并通過(guò)高濃度的二氧化碳?xì)怏w稀釋被保護(hù)空間的氧氣含量，達(dá)到窒息滅火的效果。其優(yōu)點(diǎn)在于滅火時(shí)不污染火場(chǎng)環(huán)境，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的被保護(hù)物不產(chǎn)生腐蝕和破壞作用，不僅可以撲救固體、液體、氣體火災(zāi)，在高濃度下還能撲救固態(tài)金屬火災(zāi)。缺點(diǎn)為滅火濃度高，滅火級(jí)別低，宜在相對(duì)密閉的空間使用，抗復(fù)燃能力差。

3.2 七氟丙烷

滅火機(jī)理是通過(guò)滅火劑的熱分解產(chǎn)生含氟的自由基，與燃燒反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生支鏈反應(yīng)的H－、OH－、O－活性自由基發(fā)生氣相作用，從而抑制燃燒過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)施滅火。其優(yōu)點(diǎn)是七氟丙烷具有良好的滅火效率，滅火速度較快、效果好，滅火濃度低。缺點(diǎn)為由于七氟丙烷滅火劑的沸點(diǎn)相對(duì)較高，用于環(huán)境溫度較低場(chǎng)所應(yīng)慎重；七氟丙烷只適用于全淹沒(méi)滅火系統(tǒng)；在滅火現(xiàn)場(chǎng)的高溫下會(huì)形成氫氟酸，對(duì)皮膚、精密儀器等有強(qiáng)烈的酸蝕作用。

3.3 超細(xì)干粉

滅火機(jī)理是實(shí)現(xiàn)被保護(hù)物與空氣的隔絕，阻斷再次燃燒所需的氧氣，以物理方式防止復(fù)燃。超細(xì)干粉與燃燒物火焰接觸，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)切斷燃燒鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰的撲滅；超細(xì)粉體晶體與灼燒物質(zhì)表面接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成玻璃狀覆蓋層，將固體表面與周?chē)諝獾难醺糸_(kāi)，使燃燒窒息；超細(xì)粉體滅火劑在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)吸收部分熱量，起到冷卻作用。其優(yōu)點(diǎn)是超細(xì)干粉比普通干粉細(xì)，滅火效率高，無(wú)毒無(wú)害，具有良好的流動(dòng)性和絕緣性，應(yīng)用范圍廣。缺點(diǎn)為系統(tǒng)觸發(fā)后產(chǎn)生殘留物，需人工清理。

3.4 Novec 1230D

滅火機(jī)理為去除火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)熱量。釋放后，Novec 1230D 與空氣形成氣態(tài)混合物，吸收大量的熱量。Novec 1230D 滅火劑具有滅火濃度低、效率高、無(wú)腐蝕、絕緣性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)為此滅火劑適用于密閉環(huán)境，而且須有壓存儲(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙距離地面較高，且無(wú)人值守，大多數(shù)風(fēng)機(jī)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)。如機(jī)組發(fā)生火災(zāi)，采取傳統(tǒng)消防方式很難及時(shí)消滅火災(zāi)，如火災(zāi)不能得到有效控制，將導(dǎo)致葉輪和機(jī)艙損毀，除需更換新機(jī)組外，還將造成發(fā)電量的損失。采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防系統(tǒng)具有成本低廉、穩(wěn)定可靠、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，如機(jī)組配備此系統(tǒng)，能夠及時(shí)消除火災(zāi)隱患，避免出現(xiàn)財(cái)產(chǎn)損失，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

［1］秦希雯.海上雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)消防機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.華北電力大學(xué)，2014.

［2］尋征軒.自動(dòng)消防系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用［J］.上海機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）.